JP2007527960A - インクジェット印刷用の生地前処理 - Google Patents

Abstract

本発明は、生地上へのインクジェット印刷および生地のための、その上への高品質な印刷を可能とする前処理溶液に関する。

Description

本発明は、生地へのインクジェット印刷およびこの生地のための、これに対する高品質な印刷を可能とする前処理溶液に関する。

インクジェット印刷などのデジタル印刷方法は、織物の印刷に対してますます重要になってきており、スクリーン印刷などの従来の印刷方法を凌ぐ多数の潜在的な利点を呈する。デジタル印刷は、スクリーンの準備に係るセットアップ費用を排除すると共に、経済的な短期的な製造を、潜在的に可能とすることができる。さらにインクジェット印刷によってスクリーン印刷処理では事実上実現することができない、色調階調度などの視覚効果および無限のパターン繰り返しサイズが可能になる。

デジタル印刷に理想的に適した織物印刷の一分野は、短期間の使用が普通である旗およびたれ幕の市場である。しかしながら、旗およびたれ幕の印刷は独特な難問を提示する。例えば、インクは、一面に印刷されるが、生地を浸透し、従って、裏（非印刷）面においても前（印刷／表）面のように、画像が同等に視認できなければならない。さらに、インクは生地中を移動しなければならないが、一方で、インクは、ぶれおよびにじみを生じるため側方に移動してはならない。この一見矛盾する一対の条件は、容易には実現できない。

米国特許公報（特許文献１）は、ナイロン織布上へのインクジェット印刷方法を開示する。

米国特許公報（特許文献２）は、カチオン性物質と、酸発生剤と、アルキル置換スターチまたはヒドロキシアルキル置換スターチとを含む織物前処理溶液を開示する。この組成物で予備処理されたポリアミド織物およびこの予備処理された織物上へのインクジェット印刷もまた開示される。

米国特許公報（特許文献３）は、生地上の酸性染料ベースのインクの画像を増強するための水性被覆配合物を開示する。この被覆配合物は、カチオン性ポリマーまたはコポリマー、生地柔軟剤、尿素、および多官能性弱酸のアンモニウム塩を含有する。

上記の公報は、全ての目的についてあたかもその内容全体が記載されるように、本願明細書に参照により包含される。

米国特許第５８４７７４０号明細書 米国特許第６６５６２２８号明細書 米国特許出願公開第２００２／００８１４２１号明細書

本発明の目的は、旗およびたれ幕の高品質インクジェット印刷を可能とすることにある。

本発明は、一態様において、生地のための前処理溶液に関する。本発明の前処理溶液は、ポリカチオン性化合物と、粘度上昇剤と、酸供与体とを含む水溶液である。

本発明は、他の態様において、本発明の前処理溶液で処理された生地に関する。前処理溶液の含浸量は、特に制限されないが、生地１００グラム当たり、溶液約２０〜約１００グラムの範囲であることが有利である。一実施形態においては、前処理溶液の含浸量は、生地１００グラム当たり、溶液約２５〜約７５グラムの範囲である。生地は、好ましくは、ナイロン６およびナイロン６，６繊維などの合成ポリアミド繊維を含む織生地である。

さらに他の態様においては、本発明はインクジェット印刷方法に関し、ここで、前処理済生地はインクジェットプリンタにより描画される。このプリンタは、例えば、本願特許出願人製のアルティストリ（Ａｒｔｉｓｔｒｉ）（商標）２０２０または３２１０プリンタ、および関連するインクであることができる。特に好ましくは酸性染料インクである。

本発明の、これらおよびその他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明の解釈から、当業者によってより容易に理解されるであろう。明確化するために、上記および下記の別個の実施形態の文脈において記載された本発明の一定の特徴は、単一の実施形態において組み合わされて提供され得ることが理解されるべきである。逆に、簡潔にするために、単一実施形態の文脈において記載された、本発明の種々の特徴は、別個のまたは副次的な組合せのいずれかにおいても提供され得る。さらに、単数形での言及は、文脈が特に明言しない限りにおいては、複数形をも包含する（例えば、「不定冠詞（ａおよびａｎ）」は、一つの、あるいは一つまたは複数について言及し得る）。

（前処理溶液）
本発明の前処理溶液は、ポリカチオン性化合物と、粘度上昇剤と、酸供与体と水とを含む。任意選択により、他の成分を追加することも可能である。下文において記載された成分の割合は、明記されていない限り、最終的な溶液の総重量を基準にした重量パーセントである。

ポリカチオン性化合物は、複数のカチオン性（プロトン化または四級化）アミン基を備えた有機化合物である。好適なポリカチオン性化合物は、好ましくは一分子当たり平均で少なくとも５個のカチオン性アミン基、およびより好ましくは、一分子当たり平均で１０以上のカチオン性アミン基を含み、例えば、カチオン性アミンポリマーを包含する。カチオン性ポリマーは、例えば約５００〜約１０００（Ｍｎ）の低分子量であってもよく、または例えば約１００００（Ｍｎ）より大きい、または、さらに約１０００００（Ｍｎ）より大きいより高い分子量であってもよい。これは、所望のカチオン性含有量、溶液粘度および当業者により認識し得る他の所望の特性などの多数の要因に依存するであろう。

ポリカチオン性化合物は、前処理溶液の総重量を基準にして、一般に少なくとも約０．２重量％から約１０重量％までの量で存在し、およびより典型的には、約０．３重量％〜約４重量％の範囲で存在する。

好適なカチオン性ポリマーの例としては、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミンおよびポリビニルピリジンが挙げられる。カチオン性ポリマーは、例えば、ポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）、ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（商標）およびアクアキャット（ＡｑｕａＣａｔ）（商標）の表品名で、米国デラウェア州ウィルミントンのハーキュリスインコーポレーテッド（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ，ＵＳＡ））から；「ダイテック（Ｄｙｅ Ｔｅｃｈｓ）」の商品名で米国ジョージア州ドゥルースのアメリカンテクスタイル（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｅｘｔｉｌｅ，ＬＬＣ（Ｄｕｌｕｔｈ，ＧＡ，ＵＳＡ））から；および、「ディスコフィックス（Ｄｉｓｃｏｆｉｘ）」の商品名で米国ノースカロライナ州バーリントンのアポロケミカルコーポレーション（Ａｐｏｌｌｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ，ＮＣ，ＵＳＡ））から市販されている。

粘度上昇剤は、それが溶解されたまたは分散された媒体の粘度の増加させ、典型的には、水中で膨潤する高分子量天然または合成ポリマーである。その例としては、スターチおよびその誘導体；セルロースおよび変性セルロース；グアーガム；ローカストビーンガム；およびキサンタン、アラビアゴム、トラガカントゴム、ポリビニルピロリドンおよびポリビニルアルコールのような生合成ガムが挙げられる。好ましい粘度上昇剤はセルロース誘導体である。

粘度上昇剤は、中性のｐＨで、アニオン性でないことが好ましい。相当な数のカルボン酸基を含む粘度上昇剤は、中性のｐＨで、アニオン性となり、避けることが好ましい。粘度上昇剤は、前処理溶液の総重量を基準にして、一般に、約０．５重量％〜約１０重量％の範囲で、およびより典型的には約１重量％〜約４重量％の範囲で存在する。

酸供与体は、加熱による活性化によって環境のｐＨを低下させる化合物である。このような種は、典型的には、有機または無機酸の塩、好ましくはアンモニウム塩、アルキルアンモニウム塩または四級アンモニウム塩である。もっとも好ましい酸供与体は、硫酸アンモニウムなどのアンモニウム塩である。他の例としては、クエン酸アンモニウム、アンモニウムアセテート等が挙げられる。酸供与体は、前処理溶液の総重量を基準にして、一般に約０．５重量％〜約２０重量％、およびより典型的には約１重量％〜約１０重量％で溶液中に存在する。

その他の任意の成分としては、限定されないが、湿潤剤および殺生剤が挙げられる。湿潤剤は、水を保持することができる成分であり、（ポリ）グリコールならびに（エトキシル化）グリセロールなどの液体、および尿素などの固体が挙げられる。殺生剤は、微生物による劣化を防止する（これらの選択および使用は、一般に、技術分野において周知である）。好ましい実施形態において、前処理溶液は、前処理溶液の総重量を基準にして、尿素を、好ましくは約０．５重量％〜約５重量％の範囲の量で含む。

前処理溶液の残りは水である。

成分レベルは、乾燥後に適切な被覆重量が得られるよう十分でなければならないが、溶液が、生地を均一に被覆し、浸透し損なうまで過剰に粘性になるほど高くてもいけない。２５℃での粘度は、好ましくは約１００ｃＰより大きく、約２０００ｃＰ未満であり、より好ましくは約２００〜約１０００ｃＰであり、および特に、約２５０〜約５００Ｃｐである。前処理溶液のｐＨは、好ましくは約６〜約８、および好ましくは略中性である。

（生地予備処理）
予備処理されるべき生地は、好ましくは合成ポリアミド繊維を含む織生地である。大抵、合成ポリアミド繊維はナイロン−６および／またはナイロン−６，６繊維である。旗およびたれ幕シート素材について、生地は一般に約７０〜約２００デニールである。このようなシート素材の市販例は、グレンレイベンミルズ（Ｇｌｅｎ Ｒａｖｅｎ Ｍｉｌｌｓ）社製のソーラーマックス（Ｓｏｌａｒｍａｘ）（登録商標）である。

生地に対する予備処理の適用は簡便な手法のいずれであってもよく、このような手法は、一般に技術分野において周知である。一実施例は、パディングといわれる適用方法である。パディングにおいては、生地が前処理溶液に浸漬され、次いで飽和された生地が、過剰な溶液を絞り出すニップローラ間を通過させられる。生地中に保持される溶液の量は、これらのローラによって適用されるニップ圧によって規制することが可能である。その他の予備処理技術としては、生地の表、または表および裏に溶液が噴霧により適用される、噴霧適用が挙げられる。前処理溶液の含浸量は、生地１００グラム当たり、好ましくは溶液約２０〜約１００グラム、およびより好ましくは溶液約２５〜約７５グラムである。

予備処理の適用後、生地は、簡便な方式のいずれかにより乾燥される。最終的な含水割合は、予備処理済生地の周囲温度での平衡含水率と（略）等しく、周囲空気の相対湿度に応じていくらか変化可能である。

乾燥後に生地中に保持される樹脂は、印刷中におけるインクジェットインクに対する吸収層を提供する。適用されたインク量を吸収するために、十分な樹脂が存在しなければならないことは理解されるであろう。一方で、過剰な樹脂の存在は、適当な浸透を抑止し得る。日常的な最適化は、規定のプリンタおよびインクジェットに対する適切なコーティングレベルを明らかにするであろう。

（印刷方法）
生地を取り扱い、印刷するために装備された、いずれのインクジェットプリンタによっても印刷が完遂され得る。市販のプリンタとしては、例えば、本願特許出願人製のアルティストリ（Ａｒｔｉｓｔｒｉ）（商標）３２１０ならびに２０２０プリンタ、およびミマキ（Ｍｉｍａｋｉ）製のプリンタのＴＸシリーズが挙げられる。

種々の市販のインクセットが、これらのプリンタと共に用いるために入手可能である。特に、ナイロン上への印刷には、酸性染料インクが有用である。

生地上に塗布するインクの量は、プリンタモデル、規定のプリンタ内における印刷モード（解像度）および規定の色を実現するために必要な付着率によって異なることができる。これらのすべての考察が組み合わされた効果は、生地の単位面積当たりの、各色に対するインクのグラム量である。一実施形態においては、インク付着量は、好ましくは生地１平方メートル当たりインク約５〜約１７グラムである。また、所望の色を実現するために必要とされるインク密度および予備処理におけるコーティング樹脂の吸収能との間にはバランスがある。

（生地の後処理）
印刷された生地は、典型的には、織物分野において周知である手法に応じて後処理されるであろう。

（前処理溶液）
以下の表の処方に基づいて前処理溶液を調製した。市販の構成成分の入手元は以下の通りである：
ナツロゾール（Ｎａｔｒｏｓｏｌ）（登録商標）＝ヒドロキシエチルセルロース（ハーキュリスコーポレーション（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））
ポルカップ（Ｐｏｌｕｃｕｐ）（登録商標）１７２＝カチオン性ポリマー（ハーキュリスコーポレーション（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））
ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９＝カチオン性ポリマー（ハーキュリスコーポレーション（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ））
プロクセル（Ｐｒｏｘｅｌ）ＧＸＬ＝殺生剤（アヴェシア（Ａｖｅｃｉａ））

上記の配合物において、本発明の溶液は以下の通りのポリカチオン性化合物を含む：
溶液１ａ＝１％ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９
溶液１ｂ＝２％ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９
溶液１ｃ＝３％ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９
溶液１ｄ＝５％ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９
溶液２ａ＝１％ポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）１７２
溶液２ｂ＝２％ポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）１７２
溶液２ｃ＝３％ポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）１７２
溶液２ｄ＝５％ポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）１７２

（生地予備処理）
生地（ソーラーマックス（Ｓｏｌａｒｍａｘ）（登録商標））、２００デニールナイロンを、標準パディング処理法により、各溶液で処理した。含浸量は生地１００ｇ当たり４０グラムであった。処理済生地を、周囲室温（約２５℃）で少なくとも８時間静置することにより乾燥させた。この時点において、生地は平衡含水率に到達した。

（印刷条件）
乾燥させた予備処理済生地を、本願特許出願人製のアルティストリ（Ａｒｔｉｓｔｒｉ）（商標）２０２０プリンタ（３６０×６００ｄｐｉ）で、本願特許出願人製のアルティストリ（Ａｒｔｉｓｔｒｉ）（商標）Ａ７７４、Ａ７４６、Ａ７９５、Ａ７６８、Ｒ７１５、Ｒ７３５、Ａ７４３およびＡ７７６インクと共に印刷した。

種々の旗およびたれ幕を、５０％〜２００％インク付着率となるよう印刷した。３６０×６００ｄｐｉの設定で、５０％付着率は、生地１平方メートル当たりインク約５．８グラムであり、および２００％付着率は、生地１平方メートル当たりインク約２３．４グラムである。

（後処理）
印刷したサンプルを１０２℃の飽和蒸気中で３０分間後処理し、次いで２回（最初に冷水中で５分間、次いで暖かい水（６０℃）中で１０分間）洗浄した。

（評価）
生地の裏面までの色の浸透を、以下の式に基づいて評価した：

Ｋ／Ｓは、規定の波長での不透明層の反射率の尺度を与えるクベルカムンク関数である。エックスライト（Ｘ−ｒｉｔｅ）分光光度計、モデルＳＰ６４で計測を行った。Ｋ／Ｓは、以下の通り、反射率から算出される、Ｋ／Ｓ＝（１−Ｒ）^２／２Ｒ（ここでＲは、分数の最低反射率である）。

浸透率の絶対値（上記式により算出される生地の表および裏の間での色の深度の差異）は、２０％以下であるべきであり、および好ましくはできるだけゼロに近い。換言すると、印刷された生地は、略同様の色密度を生地の両側において有するべきである。

にじみは、生地上の意図した位置から離れる、インクの横方向への移動である。これは、明瞭で直線的な輪郭線でなく「ぶれた」または「髭状ににじんだ（ｆｅａｔｈｅｒｅｄ）」線または輪郭線、および意図しない隣接する色の流れによる混色により明らかである。にじみの評価、色−色にじみ（二つの隣接する色に対して）ならびに色−白にじみの両方を、以下の段階に基づいて視認により行った：
とても良い＝ほとんどまたは全くにじみの証拠がない（商業的に許容され得る）
良い＝色の少量のぶれ、髭状のにじみまたは流れ（商業的に限界的に許容され得る）
不良＝色の激しいぶれ、髭状のにじみまたは流れ（許容できない）

（結果）

結果から理解され得るように、ポリカチオン性化合物の使用は、カチオン性ポリマーを用いないが、それでも一般に生地の両側への均一な色に対する良い浸透を許容した対照例と比較して、色／色および色／白にじみを相当に低減させた。両方のカチオン性剤は効果的であったが、優れた色／色にじみ結果を理由として、ペルフォーム（Ｐｅｒｆｏｒｍ）（登録商標）１２７９が、より低い分子量のポリカップ（Ｐｏｌｙｃｕｐ）（登録商標）１７２より、全体でいくらか勝る。

特に黒色についての不良な浸透率結果（＞２０％）は、プリンタ設定またはその色のインク配合物を調整する必要があることを示している。

Claims (16)

1. ポリカチオン性化合物と、粘度上昇剤と、酸供与体と、水とを含むことを特徴とする織物前処理溶液。
2. 溶液の総重量を基準にして、少なくとも約０．２重量％から約１０重量％までのポリカチオン性化合物と、約０．５重量％〜約１０重量％の粘度上昇剤と、約０．５重量％〜約２０重量％の酸供与体とを含むことを特徴とする請求項１に記載の織物前処理溶液。
3. 尿素をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の織物前処理溶液。
4. ２５℃で、約１００を超えて約２０００ｃＰ未満の粘度を有することを特徴とする請求項１に記載の織物前処理溶液。
5. 約６〜約８のｐＨを有することを特徴とする請求項４に記載の織物前処理溶液。
6. 前記ポリカチオン性化合物は、１分子当たり、平均で少なくとも５個のカチオン性アミン基を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の織物前処理溶液。
7. 前記ポリカチオン性化合物は、１分子当たり、平均で１０個以上のカチオン性アミン基を含むことを特徴とする請求項６に記載の織物前処理溶液。
8. 前記ポリカチオン性化合物は、カチオン性アミンポリマーであることを特徴とする請求項６に記載の織物前処理溶液。
9. 前記カチオン性アミンポリマーは、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、およびポリビニルピリジンからなる群から選択されることを特徴とする請求項８に記載の織物前処理溶液。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の織物前処理溶液が、生地１００グラム当たり織物前処理溶液約２０〜約１００グラムの含浸量で適用された生地を含むことを特徴とする処理済生地。
11. 前記生地は、合成ポリアミド繊維を含むことを特徴とする請求項１０に記載の処理済生地。
12. 前記生地は、約７０〜約２００デニールの合成ポリアミドであることを特徴とする請求項１０に記載の処理済生地。
13. 前記織物前処理溶液の適用後、周囲温度における平衡含水率まで乾燥されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の処理済生地。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の処理済生地上に、インクジェットプリンタおよび１種または複数種の着色インクにより画像を印刷する工程を含むことを特徴とするインクジェット印刷方法。
15. 生地１平方メートル当たり、インク約５〜約１７グラムのインク付着量で、前記インクのいずれか１種または全てが印刷されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記印刷された画像中の全ての色に係る浸透率の絶対値が２０％未満であり、
    

    

    であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。